Estimation des taux de dénitrification de sédiments à l’aide de carottes et N₂O microcapteurs

Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés en biogéochémisterie liées à la dénitrification des sédiments qui sont pertinentes pour comprendre le cycle de l’azote et les émissions de gaz à effet de serre. Les principaux avantages de cette technique sont la faible perturbation de la structure sédimentaire et l’enregistrement par conteneur de l’accumulation d’oxyde d’azote pour une estimation fiable du taux de dénitrification. Pour les plans d’eau profonde, sélectionnez le point d’échantillonnage en fonction des objectifs de l’enquête.

Prenez note de la position à l’aide des coordonnées GPS et prenez la profondeur de mesure à l’aide d’un sonneur de poche. Déployer un système de carottage gravitationnel adapté au messager jusqu’à ce que le tube d’échantillonnage se trouve à environ un mètre du sédiment. Stabiliser l’équipement d’échantillonnage pendant 60 secondes afin d’assurer la pénétration et la récupération correctes des sédiments d’un noyau sédimentaire à peine perturbé.

Relâchez environ un mètre de corde de plus pour que le tube d’échantillonnage pénètre dans les sédiments. Sachez que si le tube d’échantillonnage pénètre trop, il peut perturber l’interface eau-sédiments. Relâchez le messager tout en essayant de maintenir la tension dans la corde de sorte que le corer reste fixe et dans une position verticale.

Récupérer le corer en tirant la corde constamment et doucement. Une fois que le cœur est près de la surface mais toujours entièrement submergé, placez un bouchon en caoutchouc au fond du tube d’échantillonnage. Élever tout le système de carottage de l’eau.

Inspectez l’interface eau-sédiments. Il doit être clair et pas visiblement perturbé. Relâchez le tube d’échantillon du corer et placez un couvercle en PVC sur le dessus.

Sceller le tube avec du ruban adhésif en évitant la formation d’espace aérien. Lors de l’échantillonnage à partir d’habitats littérals et de plans d’eau peu profonds, habillez-vous dans un échauge pour l’échantillonnage dans des eaux très peu profondes. Insérez manuellement le tube d’échantillonnage dans les sédiments.

Placez un bouchon en caoutchouc sur le côté supérieur du tube d’échantillonnage pour obtenir un aspirateur. Retirez le cœur du sédiment et introduisez rapidement un autre bouchon en caoutchouc au fond du tube. Pour la valeur d’étalonnage avec zéro oxyde nitreux, lisez d’abord le signal du capteur en gardant la pointe du capteur submersed dans l’eau déionisée.

Pour calibrer avec de l’eau d’oxyde nitreux à la concentration désirée, obtenir de l’eau saturée d’oxyde nitreux en bouillonnant l’oxyde nitreux dans l’eau déionisée pendant quelques minutes. Diluer l’eau saturée d’oxyde nitreux en ajoutant un volume spécifique d’eau saturée d’oxyde nitreux à un volume d’eau déionisée. Mélanger délicatement l’eau saturée d’oxyde nitreux avec de l’eau déionisée dans le récipient d’étalonnage pour la diluer à la concentration désirée.

Lors du mélange de la solution, veillez à ne pas générer de bulles car cela éliminerait l’oxyde nitreux de la solution d’étalonnage. Maintenant, lisez le signal du capteur quand il est constant. Cette lecture est la valeur d’étalonnage avec l’eau d’oxyde nitreux de micromolaire X.

Changez le couvercle en PVC situé au sommet de chaque noyau de sédiment en un autre couvercle avec un trou au centre et un agitateur magnétique suspendu. Reseal la jonction avec du ruban adhésif. Réduire la phase d’eau de chaque échantillon à une hauteur approximative de 12 centimètres.

Pour cela, insérez d’abord un tube de silicium dans le trou central. Mettez ensuite le noyau sédimentaire dans un cylindre et poussez le bouchon inférieur pour créer de la pression. Le bouchon et l’échantillon de sédiments montent et l’excès d’eau traverse le tube.

Recueillir l’eau dans un récipient destinataire. Effectuer l’inhibition de l’acétylène en bouillonnant avec du gaz acétylène dans la phase d’eau du noyau pendant environ 10 minutes. Évitez de réutiliser les sédiments.

Remplissez tout l’espace d’air avec les restes d’eau précédents avant d’sceller le couvercle de PVC du capteur de jonction. Placez le capteur dans le noyau sédimentaire à travers le trou central de la couverture de PVC latérale supérieure. La pointe du capteur doit être située dans la phase d’eau au-dessus de l’agitateur.

Allumez le circuit d’impulsions électromagnétiques qui fait partie du système d’agitation. Déplacez l’électroaimant autour de la partie externe du tube acrylique jusqu’à ce que l’agitateur se déplace continuellement, puis fixez-le en place à l’aide de ruban adhésif. Fermer la chambre d’incubation pour assurer une température constante.

Appuyez sur le bouton d’enregistrement sur le logiciel du capteur pour commencer à enregistrer le signal du capteur. Appuyez ensuite sur le bouton d’arrêt à la fin de la période de mesure. Attendez au moins 10 minutes avec la pointe du capteur immergée dans de l’eau d’oxyde nitreux libre avant de lire le signal de la mesure d’étalonnage zéro oxyde nitreux.

Après avoir effectué un étalonnage final du capteur, enregistrez le fichier à l’aide du logiciel du capteur. Pour effectuer des calculs de taux de dénitrification, commencez par un fichier de sortie tabulé généré par le logiciel du capteur qui contient l’enregistrement du signal du capteur en millivolts et oxyde nitreux micromolaire et les données d’étalonnage. Bloquez le signal du capteur contre le temps pour visualiser la tendance à l’accumulation d’oxyde nitreux.

N’utilisez que la plage de temps avec une accumulation linéaire à l’exclusion de la période initiale d’aclimation de l’échantillon et une saturation finale possible en raison de la limitation du substrat. Les taux de dénitrification ont été estimés à l’aide de ce protocole dans les sédiments des lacs de montagne pyrénéens entre 2013 et 2014. Ici, les taux sont mesurés à partir de Lake Plan sans ajout de nitrate.

Les mesures sont bruyantes et ce n’est que dans certains cas que les taux peuvent être correctement estimés. Dans ce chiffre, les mêmes échantillons montrés avec ajout de nitrate présentent des lectures plus stables et une bonne estimation des taux potentiels. Bien que cette procédure se rapproche de la dénitrification et de voir les taux, il fournit également un moyen de modifier expérimentalement les facteurs clés contrôlant cette activité.

Pour tester la température et les substrats, n’oubliez pas qu’un bon contrôle de la température est fondamental pour une mesure bonne et stable. De plus, une interface sédiment-eau intacte pendant la collecte du noyau est la première et essentielle exigence d’une estimation fiable. À la suite de cette procédure, d’autres méthodes comme les ratios N15 peuvent être combinées pour étudier la nitrification, le couplage de dénitrification et d’autres processus du cycle de l’azote.